主题:【文摘】“世上只有妈妈好”的科学理由――饶毅 -- jlanu
饶毅
父母和子女间的关系,哪些是精神的、哪些是物质的?精神的物质基础是什
么?自然科学对这些貌似简单的问题理解并不多。最近有一个进展,在动物里,
发现子女为什么爱母亲的一个化学原因。这个进展是几位法国科学家很巧妙地将
现代化学技术与古老的行为相结合而得到的。法国科学家孝儿(Schaal)、哭牢
得(Coureaud)、郎哥娃(Langlois )和其他同事的研究结果于2003年7月3日,
在英国的《自然》杂志发表。他们找到母亲吸引孩子的一个化学分子,由母亲乳
腺分泌的这个挥发性小分子,引导婴儿找到母乳的源泉。
这种小分子属于外激素。所以,在我们理解这个使婴儿爱母亲的分子基础之
前,我们不妨知道一点有关外激素的背景。一个动物可以将外激素分泌到体外,
同种属其它动物可以感受外激素。外激素在很多种动物里存在,从单细胞生物一
直到哺乳动物。不过,外激素是否在人类存在及其重要性却是没有定论。动物可
以通过外激素来告诉其它动物自己的行为和内分泌状态,它们可以载有动物的社
会和性状况信息。外激素信号作用于其它动物后,通常有两类反应:一种是感受
动物立刻的“释放”反应,比如打架或者交配;另一种是比较长久的效果,比如
感受动物的生理和内分泌激素水平被改变。有些动物把外激素洒到自己地界上,
告诉其它动物这是自己的领地,闲人莫入(比如雄老鼠尿里有外激素,洒遍自己
“国土”后,劝其它雄鼠不要进来,而欢迎雌鼠光临)。有些动物用外激素告诉
别人:我的官大(地位高),你不要和我抢吃的、或者抢异性。有些雄虾尿里含
外激素,两雄虾相斗,看谁撒出外激素多而定社会地位,赢了的以后走路碰到输
了的昂首挺胸,输了的走路让道。雄性亚洲大象在幼年发出的外激素是甜甜的:
告诉其它成年雄象,我还小,不会和你们竞争的;成年雄性却换一种外激素告诉
其它雌雄大象:我成年了,要和其它雄象分开,而欢迎雌性。许多雌性动物用外
激素送出自己特别适合受孕的时间。研究者发现了反映母狗适合受孕的外激素后,
把它涂到一个没有动情的狗身上,其它公狗就会被误导而兴趣盎然,不管涂了这
外激素的狗是母的还是公的。
外激素的化学和分子特性多样。外激素分子作用很强,只要有很少一点点,
就可以被其它动物所感知。一个母飞蛾所含的吸引雄性的外激素,如果全部分泌
出来,足够吸引十亿个公蛾子。
感受外激素的结构在不同动物是不一样的。在哺乳类,是在鼻子里面的一个
结构,但是和通常的嗅觉不同的。嗅觉感受的细胞分布在鼻子里大部分的粘膜。
外激素感受的细胞在鼻中膈的一小块特定粘膜上。嗅觉和外激素感受的信号由两
套分开的神经通路一级一级传送到脑。可以选择性地先天或者实验导致失去其中
一个感觉而保留另外一个感觉。有些参与老鼠外激素感觉感受的分子已经找到。
用基因剔除方法,可以去除其中某个参与外激素感觉的分子。结果发现,没有外
激素感受的雄鼠,不识雌雄,不管碰到雌的还是雄的,都试图交配。而正常的雄
鼠碰到雄的要打架,碰到雌的才交配。所以老鼠认雌雄是靠外激素,不是一般嗅
觉,也不是靠看异性(视觉)、或抚摸异性(触觉)。
寻找外激素分子,除了可以用来逗动物好玩以外,还有多方面意义。比如,
拿到昆虫的外激素可以用来控制它们。实际上,人们对昆虫外激素知道的多一些,
而对哺乳类的外激素分子,除了老鼠尿里面有过一些研究以外,总的来说分子水
平了解的比较少。2003年7月,法裔美国科学家、哈佛大学的杜蕾克(Dulac)写
的综述文章里面,还说人们对哺乳类的外激素分子不太知道。
现在我们可以回过头来谈本文最初说的法国科学家孝儿、哭牢得、郎哥娃的
研究结果。为了方便,以下简称他们为孝-哭-郎。他们的论文是法国神经生物
学家、化学家合作研究兔子外激素的结果。他们对影响母婴行为的外激素有多年
研究,包括对人的研究。他们特别喜欢用兔子研究,因为兔子有一个特点:兔妈
妈生产以后,最初两周每天只给兔崽子4到5分钟的吃奶时间。不知道兔妈妈是为
什么如此吝惜喂奶时间,至少在人看来,兔妈妈又不是从事特别有竞争性的工作
要去忙上班。不过兔妈妈这样做,兔崽子就得有能力每天很快找到奶头,而且要
和同窝的其它兄弟姐妹竞争,对于兔崽子来说,吃不到奶可是性命攸关的头等大
事,所以这样进化下来,兔崽子生下来就有对兔妈妈的特别敏感性,如果兔妈妈
在,兔崽子三到五秒钟之内就能找到乳头。研究者做一些实验后,知道兔崽子对
兔妈妈乳液里含有的外激素敏感(而不是其它什么抚摸、拥抱、亲吻、或者搞不
清楚的关爱啊)。所以孩子爱母亲,首先一条就是因为这个外激素,至少在许多
动物是这样。
母乳外激素的化学分子本质是什么呢?孝-哭-郎等不仅选兔子这样一个特
别好的动物做模型,而且设计了一个非常聪明的实验方法来找兔母乳的外激素。
气相色谱是一种现代化学技术,把分子送进去气相色谱仪里面,可以分离不同分
子、并且能分析分子的化学性质。气相色谱仪已经有许多化学家和生化学家用。
孝-哭-郎等给这个现代仪器加上了一个出气口,然后把兔崽子放在出气口旁边。
乳液的挥发性分子被分离时,一边被气相色谱仪进行化学分析,一边被兔崽子在
进行行为“分析”:如果有吸引力的外激素通过这个出气口,新生兔崽子会很快
(几秒钟内)地会转头、把自己嘴吸到出气口上去。所以兔崽子是用嘴投票,来
告诉科学家母乳外激素什么时候通过了出气口,科学家们将兔崽子送来的这个
“情报”和化学分析结果的对比,就知道哪些化学成分可能有外激素。所以说,
孝-哭-郎等法国科学家的研究是结合了现代化学仪器和被进化“培养”出来的
特别敏感的兔崽子。
孝-哭-郎等初步筛选看到有二十一种分子可能有活性,再把这21种分子一
个个分别涂在玻璃棒上,让兔崽子来欣赏,发现只有一种真正有可以重复的活性:
有个叫做2MB2的挥发性分子,符合所有母乳外激素的条件。它的活性很高,只需
要很少就可以诱导兔崽子。原来已知兔的母乳在室温下放过一小时后,对兔崽子
就没有吸引力了,而现在发现,在室温下放60分钟后母乳中2MB2分子挥发掉了。
如果把2MB2重新加到这样的母乳中去,母乳对兔崽子又有吸引力。兔崽子受2MB2
吸引不需要学习、天生就会。2MB2是母亲自己生产的,不是食物里吃来的。从上
面的结果,我们也可以知道:兔子蛮有原则的,不是“有奶便是娘”;原来兔子
是“有母乳外激素便是娘”。
母乳外激素有一定程度的种属特异性。2MB2只对一些相近种属的兔子有作用,
对关系远的兔子种属、和其它动物如老鼠是没有作用的。反之,老鼠、羊、牛、
人也不产2MB2,不然要乱套。当然,如果能找到不同动物的母乳外激素,加到其
它动物的母乳中去,人工是有可能“乱点母子谱”的。
目前不知道人类有没有母乳外激素。如果要问孝-哭-郎等法国科学家,他
们可能不会排除人有母乳外激素的可能,他们曾经有一些结果好像可以提示人类
婴儿对母亲有外激素似的反应,不过没有完全证明。
其实不仅母乳外激素,就是人类有没有任何其它外激素,到目前也还是有争
议的。有人发现过女性互相影响月经周期,也看到好像男孩子对其他男孩子和女
孩子的汗衫反应有不同,也有人看到人脑特定结构对异性身体取得的分泌物好像
有特异反应,而且是在主观不知道自己“闻”到任何气味的状况下,可以看到脑
内电活动的差别。但是说人类没有外激素感受的科学家指出:哺乳类鼻子里膈区
特别感受外激素的结构在人类退化,一些编码和感受有关分子的基因在人类基因
组被突变灭活。还有人提出,外激素信号及其感受在人类被有颜色的视觉(色觉)
替代了。这个假说,有一个解释是这样:外激素常常是和同性/异性关系、母婴
关系等有关。在进化过程中,到接近人类的高等灵长动物类(不包括猴子),外
激素系统退化了,而色觉发达了。这样色觉替代了以前外激素信号的作用。要是
这样说来,孔圣人用“色”和“性”紧密联系起来的“卓识远见”,还有他想也
没有想到的原因。至少是我想不到孔子当时可以想到这个关系。
我说2MB2母乳外激素是爱母的化学分子基础之一,不是我还知道之二。只是
因为我可以设想不能排除孩子爱母亲还有其它化学分子基础。何况现在知道的只
是兔崽子为什么爱母亲(或者说母亲怎么使孩子爱她)。至于人类有没有母乳外
激素,有没有其它外激素,如上所述,没有定论。如果有看过这篇小文的青年儿
童以后长大了解决这个问题,那倒很有趣。如果拿到人类母乳外激素的分子、或
者得到影响人类其它行为的外激素,有什么用处,也许一般人会浮想联翩?
进一步阅读文献
Schaal B, Coureaud G, Langlois D, Ginies C, Semon E and Perrier G
(2003).Chemical and behavioural characterization of the rabbit mammary
pheromone
Nature 424, 68 - 72.
Rasmussen LE, Riddle HS, and Krishnamurthy V (2002). Mellifluous
matures to malodorous in musth. Nature 415, 975-6.
Dulac C, and Torello AT (2003). Sensory systems: Molecular detection
of pheromone signals in mammals: from genes to behaviour. Nature
Reviews Neuroscience 4, 551 - 562.
Luo M, Fee MS, and Katz LC (2003). Encoding pheromonal signals in the
accessory olfactory bulb of behaving mice. Science 299, 1196-201.
Rasmussen LE, Lazar J, and Greenwood DR (2003). Olfactory adventures
of elephantine pheromones. Biochem Soc Trans. 31, 137-41.
Zhang J, and Webb DM (2003). Evolutionary deterioration of the
vomeronasal pheromone transduction pathway in catarrhine primates.
Proc Natl Acad Sci U S A 100, 8337-41.
Liman E R and Innan H (2003). Relaxed selective pressure on an
essential component of pheromone transduction in primate evolution.
Proc. Natl Acad. Sci. USA 100, 3328-3332.
2003年11月19日
- 相关回复 上下关系8
🙂【文摘】“世上只有妈妈好”的科学理由――饶毅
😉事情并不是那么简单 水风 字430 2003-12-13 23:32:35
😉兼给阿康.有意思.生物的自己的密码编制 蜜饯 字270 2003-12-14 21:19:02
哈哈,生物不仅仅是编码高手,更是识别高手 阿康 字132 2003-12-14 21:26:36
😉当年考识别植物,问老师他如何在大森林找到那个不起眼的目标 蜜饯 字268 2003-12-14 21:40:38
😜切,这个原理偶早就知道 巍巍 字120 2003-12-06 21:29:09
😄偶这两天就要当大将军了,在个人喜庆的日子里,对你的厚脸皮行为就不予追究了。小尾子,跪安吧 jlanu 字0 2003-12-07 00:34:48
问个白痴问题,这个问题困扰我很久了 巍巍 字96 2003-12-07 00:42:43